CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hệ thống lưu kho sản phẩm ngày nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp, thương nghiệp. Ưu điểm của hệ thống lưu kho sản phẩm giúp cho người dùng có thể sắp xếp hàng hóa vào đúng vị trí cũng như dễ dàng kiểm soát lượng hàng tồn. Các sản phẩm có thể được phân loại để lưu kho theo nhiều tiêu chí khác nhau như chủng loại, kích thước, vật liệu, khối lượng, mã vạch hay màu sắc.
Phân loại sản phẩm theo mã vạch hay theo màu sắc được ứng dụng nhiều trong công nghiệp hiện nay. Thông qua các mã vạch hay vạch màu trên sản phẩm để phân loại, sắp xếp sản phẩm vào vị trí kho mong muốn. Để thực hiện việc di chuyển các sản phẩm đến vị trí lưu kho, hoặc cánh tay robot gắp sản phẩm, có thể sử dụng các cơ cấu truyền động tịnh tiến như vít me, trục bi, hay sử dụng cơ cấu khí nén. Các hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa được sử dụng rộng rãi trong các ngành nghề hiện nay, nó đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao công suất hoạt động của nhà máy.
Hệ thống tự động hóa đảm bảo đáp ứng thời gian làm việc liên tục và đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu. Trong các phân đoạn của một dây chuyền sản sản xuất tự động hóa, phân đoạn lưu kho thành phẩm hay bán thành phẩm có vai trò vô cùng quan trọng, nó giúp cho việc quản lý, kiểm soát thành phẩm hay bán thành phẩm được thuận tiện hơn, giúp nâng cao hiệu suất và hiệu quả về mặt kinh tế. Nhu cầu sử dụng các hệ thống lưu kho tự động tại các doanh nghiệp hiện nay là rất cao. Trên thị trường cũng có nhiều giải pháp đáp ứng với nhu cầu của doanh nghiệp.
Khoa Điện – Điện tử trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức luôn chú trọng việc đào tạo gắn liền với thực tiễn, thường xuyên kết nối với các doanh nghiệp để cập nhật những công nghệ hiện đại vào chương trình đào tạo. Việc kết nối giữa PLC và các cơ cấu chấp hành trong các học phần điều khiển lập trình PLC và Điều khiển điện – khí nén là vô cùng cần thiết, nó giúp cho người học có thể quan sát được hoạt động thực tế của hệ thống tự động hóa từ những chương trình được lập trình trên máy tính, đồng thời cũng kích thích sự đam mê học tập của người học. Hiện tại lớp đào tạo thí điểm theo chương trình chuyển giao từ CHLB Đức đang vào giai đoạn 2, sinh viên bắt đầu học các học phần liên quan đến điều khiển lập trình Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 1 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử PLC, nhu cầu sử dụng các cơ cấu chấp hành là rất cao. Tuy nhiên, chi phí để đầu tư các mô hình làm sẵn là không thấp.
Nhận thấy được sự cần thiết đó, cùng với hướng phát triển xây dựng phòng thực hành tự động hóa của Khoa Điện – Điện tử trong thời gian sắp tới, nhóm tác giả thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống lưu kho sản phẩm” 1. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được thực hiện nhằm mục đích thiết kế và xây dựng mô hình lưu kho sản phẩm và biên soạn tài liệu giảng dạy có nội dung phù hợp với mô hình. ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU Tác giả nghiên cứu các đối tượng sau: - Nghiên cứu về PLC S7 – 1200. - Nghiên cứu về phần mềm TIA Portal.
- Nghiên cứu về các loại cảm biến công nghiệp phát hiện sản phẩm và nhận dạng màu sắc. - Nghiên cứu về các loại xy lanh khí nén và van khí nén dùng trong công nghiệp. - Thiết kế và thi công mô hình lưu kho tự động theo màu sắc. GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU Mô hình gồm một băng tải đưa sản phẩm từ vị trí cấp phôi qua cảm biến màu để nhận diện màu sắc, sau đó cánh tay gắp sản phẩm sẽ di chuyển đến gắp sản phẩm đưa vào vị trí lưu kho.
Các bài thực hành có tính kế thừa để sau khi hoàn tất các bài thực hành, người học có thể tổng hợp thành một bài tập lớn điều khiển lập trình vận hành một hệ thống. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Thiết kế và thi công mô hình lưu kho sản phẩm theo màu sắc. - Biên soạn tài liệu giảng dạy phù hợp với mô hình. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết.
- Thi công sản phẩm. - Vận hành thử và xây dựng các bài thực hành. - Biên soạn tài liệu Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 2 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử 1. PHẠM VI ẢNH HƯỞNG Đề tài có thể sử dụng để giảng dạy cho các học phần: Điều khiển lập trình PLC, Điều khiển lập trình PLC nâng cao, Kỹ thuật khí nén.
thuộc các chuyên ngành Điện công nghiệp; CNKT điện, điện tử; Điện tử công nghiệp; Kỹ thuật lắp đặt điện và điều khiển trong công nghiệp; Điện công nghiệp và dân dụng. Đề tài cũng phục vụ để giảng dạy cho lớp đào tạo thí điểm theo chương trình chuyển giao từ CHLB Đức Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 3 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7 – 1200 2. Giới thiệu về PLC S7 – 1200 Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động.
Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác.
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển: • Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU. • Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định. • CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.
Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 4 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử (1) Bộ phận kết nối nguồn (2) Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che) (2) Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên (3) Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp (4) Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau. Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: • Bộ nhớ làm việc • 25 kB • 50 kB • Bộ nhớ nạp • 1 MB • 2 MB • Bộ nhớ giữ lại • 2 kB • 2 kB I/O tích hợp cục bộ • Kiểu số • 6 ngõ vào / 4 • 8 ngõ vào / 6 • 14 ngõ vào • Kiểu tương tự ngõ ra ngõ ra /10 ngõ ra • 2 ngõ ra • 2 ngõ ra • 2 ngõ ra Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte Độ mở rộng các module Không 2 8 tín hiệu Bảng tín hiệu 1 Các module truyền thông 3 (mở rộng về bên trái) Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 5 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Các bộ đếm tốc độ cao 3 4 6 • Đơn pha • 3 tại 100 kHz • 3 tại 100 kHz • 3 tại 100 • Vuông pha • 3 tại 80 kHz • 1 tại 30 kHz kHz • 3 tại 80 kHz • 3 tại 30 kHz • 1 tại 20 kHz • 3 tại 80 kHz • 3 tại 20 kHz Các ngõ ra xung 2 Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) Thời gian lưu giữ đồng Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C hồ thời PROFINET gian thực 1 cổng truyền thông Ethernet Tốc độ thực thi tính toán 18 μs/lệnh thực Tốc độ thực thi Boolean 0,1 μs/lệnh Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác. Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra Kết hợp In/Out 8 x DC Out 8 x DC In / 8 x DC Out 8 x DC In 8 x Relay Out 8 x DC In / 8 x Relay 16 x DC Out In / 16 x DC 16 x DC Out 16 x DC In Out 16 x Relay Out Module Kiểu số 16 x DC In / 16 x Relay tín hiệu Out Kiểu 4 x Analog In 2 x Analog In 4 x Analog In / 2 x (SM) tương tự 8 x Analog In 4 x Analog In Analog Out Kiểu số _ _ 2 x DC In / 2 x DC Out Thực hiện: Th.s Lại Hoàng Hải – Th.s Nguyễn Phát Lợi 6 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Bảng tín Kiểu _ 1 x Analog In _ hiệu tương tự (SB) Module truyền thông (CM) • RS485 • RS232 2.
Các bảng tín hiệu Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU. • SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC) • SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.